C语言数据 3（2）

学习笔记：

6.整型数据

整型数据包括整型变量和整型常量两种

整型数据的存储
C语言提供了多种整数类型，分别用来表示不同范围的整数。整型数据的大小一般与系统的字长有关，其存储一般采用补码的形式。

1.字长的概念
字长是CPU的主要技术指标之一，指的是CPU一次能并行处理的二进制位数，字长总是8的整数倍，通常计算机的字长为16位（早期）、32位和64位。
32位CPU就是在同一时间内处理字长为32位的二进制数据。二进制的每一个0或1是组成二进制的最小单位，称为一个比特（bit）。在其他指标相同时，字长越大计算机处理数据的速度就越快。

一台16位字长的计算机，可以直接处理216（65536）之内的数字，对于超过65536的数字，则需要分解的方法来处理。32位计算机比16位机优越的原因就在于，它在一次操作中能处理的数字大，其能直接处理的数字高达40亿（232）。能处理的数字越大，则操作的次数就越少，从而系统的效率也就越高。
现在CPU大多是64位的，但并不等于其是按64位字长运行的，这需要操作系统的支持。如果仍然是32位的操作系统，那么仍将以32位字长运行，没能展示它的字长的优越性。因此，64位的CPU和64位的操作系统才能使CPU按照64位字长运行。

不同CPU体系结构及其字长，如表。其中，i386、ia64和x86_64是目前应用最广的CPU构架。

2.整型数据的存储空间

• C语言中，根据计算机的字长不同，为int整型类型分配的存储空间也不一样。例如，

  在32位计算机中，因字长为32位，int整型类型也将用32位二进制数表示（即占用4个字节），而在早期的16位计算机上，因字长为16位，int整型类型将用16位二进制数表示（2个字节）。其他数据类型的存储空间，例如float、double等，也与计算机的字长有关。
  

• 如果读者不知道一个系统的字长及每个数据类型所占的存储空间，可以使用sizeof运算符来计算。

  sizeof运算符的作用就是用来计算指数据类型或变量占用的存储空间大小，以字节为单位。
  

32位计算机中整型数据取值范围：

3.整型数据的存储形式
计算机中，整型数据是以二进制形式存储的，且一般采用补码的形式表示，这样可以提高计算机加减运算的速度。补码的规则如下：

·正数的补码为其自身。
·负数的补码，除符号位外逐位取反（即0变1，1变0），最后再加1。

补码详细见：C语言进制及运算详解 2

7.整型常量

在C语言中，整型常量及整型常数可以表示十进制、八进制、十六进制的整数值。C程序中，编译器将根据数字前缀区分各种进制。

1.整型常量的十进制表示
在C语言中十进制整型常量是以非0开始的数来表示，直接由数字0～9组成。
例如，以下各数是合法的十进制整型常数。

    220、-560、45900等

而以下各数均不是合法的十进制整型常数。

    0123（不能以0开始，否则编译器将其认为是八进制数）
    0x567（不能以0x开始，否则编译器将其认为是十六进制数）
    5F（数据中含有0～9之外的数）

2.整型常量的八进制表示
在C语言中八进制数是用以0开始的数来表示，直接由数字0～7组成。其中，起始0是必需的引导符。
例如，以下各数是合法的八进制整型常数。

    0735，相当于十进制的477
    0101，相当于十进制的65
    010000，相当于十进制的4096
    07777，相当于十进制为4095

而以下各数均不是合法的八进制整型常数。

    213（无前缀0，编译器将其保存为十进制数的值）
    0918（数据中含有0～7之外的数）

3.整型常量的十六进制表示
在C语言中十六进制数是以0X或0x开始的数来表示，直接由0～9、A～F或a～f组成。其中引导符0是必须有的，X即字母，既可用大写也可用小写。
例如，以下各数是合法的十六进制整型常数。

    0XFF，相当于十进制的255
    0x100000，相当于十进制的65536
    0x3a4f，相当于十进制的14927

而以下各数不是合法的十六进制整型常量：

    FFFF（无前缀0X或0x)
    0x5HB（数据中含有0～9、A～F或a～f之外的符号）

4.整型常量的后缀

• 通常，C编译器将智能识别整数常量的类型。例如，在程序中使用数字1200，编译器将该数字以int类型存储到内存中。

  如果程序中有数字26828 820818，这时使用int类型（4个字节）将不能完整地保存该数值，编译器将自动选择使用unsigned long类型。如果仍然不能完整地表示该数，编译器将会选择使用long long类型保存该数，甚至使用unsigned long long类型。
  在一个小的整数后面添加一个字母l（小写的L）或L，则该数将被看作一个long类型的常数。在16位的计算机中，编译器会将128作为2字节的int类型存储，而128L则会告诉编译器将该数保存为4字节的long类型。
  

若需要将小的整数按long long类型存储，可在整数常量的后面添加后缀ll（或LL）。

若要将整数常量作为无符号数据存储，可在整数常量的后面添加后缀u（或U）。后缀U可以和L或LL一起使用。

  例如，10UL表示按long类型存储的无符号数10（占用4个字节存储空间），而10ULL表示按long long类型存储的无符号数10（占用8个字节存储空间）。

整型数据的输入/出

在C程序中，可以使用scanf()函数向程序输入数据。对于int整型数据，一般采用%d格式化控制符来实现。
1.输入/出不同类型的整型数据
在scanf()函数中，使用%d控制符可输入带符号的十进制整数。除此之外，还可以使用以下控制符输入不同类型的整数：

· %ld：输入signed long数值；
· %hd：输入signed short数值；
·%lld：输入signed long long数值；
·%u：输入unsigned int数值；
· %lu：输入unsigned long数值；
·%llu：输入unsigned long long数值。

2.输入/出不同进制的整型数据
在C语言中，可按十进制、十六进制和八进制三种方式书写整型数据。使用scanf()函数也允许按这三种进制输入整数。在默认的情况下是输入十进制数，可在scanf()函数中使用控制符来控制输入不同进制的数据：

· %x：输入十六进制整数；
· %o：输入八进制整数。

8.字符型数据

• 字符型变量只能存放一个字符。分为有符号和无符号字符变量。
• 字符型常量是指用一对单括号括起来的一个字符。字符型常量引号中的字符不能是单引号‘和反斜杠\。如果需要，用转义字符。
• 字符型存储：ANSI C标准规定，一个char的长度一定是8位。
  例如，字符型变量ch为’a’，其ASCII码为97，对应的二进制为“01100001”

转义字符：

9.浮点型数据

用于表示包含小数点的数据类型，也称实数类型。分为3类型，float（单精度）类型、double（双精度）类型、long double（长双精度）类型。

• 存储时把数据分为3部分，
  符号位用来表示正负数，小数部分表示实数的有效位，指数部分表示10的几次幂。
  
  例如：以5.1为例：

  5的二进制为101。
  0.1的二进制为0.0001100110011001100110011…（无限循环）。
  所以5.1 = 101.000110011001100110011001100110011…
  5.1= 1.010001100110011001100110011001100110011…* 2^2
   
  因为第一位总是为1，如果是0，就移动小数点直到是非0的，所以第一位的1丢弃。首先看小数位，得到
  01000110011001100110011001100110011…
  取23位有效数据，得到01000110011001100110011
   接着，再看指数部分，指数是2，根据规定，指数统一加127再转换为无符号8位2进制数，2+127=129（10000001）。
  在存储的时候，指数部分存储在基数之前，这样就有31位了，因为5.1是正的，所以符号为0时，存储在指数之前。
  

  这样就得到：
  01000000101000110011001100110011

• 浮点型常量通常称为实型常量，其值可以表示为十进制。
  浮点型常量的值由整数部分、尾数部分和指数部分组成。一般情况下，在不加说明的情况下，浮点型常量为正值。

   如果表示负值，需要在常量前使用负号。例如：28.57、-57.63、-7.2e-16、8.265。
  在C语言中，对于绝对值小于1的浮点数，其小数点前面的0可以省略。例如下面均为合法的浮点型常量：
  0.27可写为.27、-0.031E-4可写为-.031E-4。
  

• 注意：

  在编译环境中采用默认格式输出浮点数时，最多只保留小数点后6位，不够的后面补0。
  在浮点型常量中不得出现任何空白符号。
  字母E或e之前必须有数字，表示形式为“数字e±数字”。
  浮点型常量中E或e后面指数必须为整数，例如“e2.1”、“e 3”等都是不合法的指数形式。
  在C语言中，所有浮点常数都被默认为double型。使用double进行存储的目的是，因为该类型的有效位数多一些，能保证计算的精度。但是，因为double要占用8个字节，比float多占一倍的空间，将影响程序的执行。但这影响是有限的，可以忽略。
  

如果需要用float类型来存储浮点型数据，则可以通过后缀f（或F）强制将实数常量按float类型存储。